سيمي ڪنڊڪٽر فيلڊ ۾ اعلي حرارتي چالکائي سي سي سيرامڪس جي طلب ۽ درخواست

في الحال،سلکان ڪاربائيڊ (سي سي)هڪ حرارتي conductive سيرامڪ مواد آهي جيڪو فعال طور تي گهر ۽ ٻاهران اڀياس ڪيو ويندو آهي. SiC جي نظرياتي حرارتي چالکائي تمام گهڻي آهي، ۽ ڪجهه ڪرسٽل فارم 270W / mK تائين پهچي سگهن ٿا، جيڪو اڳ ۾ ئي غير موصلي مواد جي وچ ۾ اڳواڻ آهي. مثال طور، سي سي جي حرارتي چالکائي جي ايپليڪيشن کي سيمي ڪنڊڪٽر ڊوائيسز جي سبسٽريٽ مواد، اعلي حرارتي چالکائي سيرامڪ مواد، هيٽر ۽ سيمي ڪنڊڪٽر پروسيسنگ لاء حرارتي پليٽ، ايٽمي ايندھن لاء ڪيپسول مواد، ۽ ڪمپريسر پمپ لاء گيس سيلنگ رينگز ۾ ڏسي سگھجي ٿو.

جي درخواستsilicon carbidesemiconductor جي ميدان ۾

پيسڻ واري ڊسڪ ۽ فڪسچرز سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري ۾ سلکان ويفر جي پيداوار لاءِ اهم پروسيسنگ سامان آهن. جيڪڏهن گرائنڊنگ ڊسڪ ڪاسٽ آئرن يا ڪاربان اسٽيل مان ٺهيل آهي، ته ان جي سروس جي زندگي مختصر آهي ۽ ان جي حرارتي توسيع جي کوٽائي وڏي آهي. سلڪون ويفر جي پروسيسنگ دوران، خاص طور تي تيز رفتار پيسڻ يا پالش ڪرڻ دوران، پيسڻ واري ڊسڪ جي لباس ۽ حرارتي خرابي جي ڪري، سلکان ويفر جي برابري ۽ برابري جي ضمانت ڏيڻ ڏکيو آهي. پيسڻ واري ڊسڪ مان ٺهيلsilicon carbide ceramicsان جي اعلي سختي جي ڪري گهٽ لباس آهي، ۽ ان جي حرارتي توسيع جي گنجائش بنيادي طور تي سلکان ويفرز جي برابر آهي، تنهنڪري ان کي تيز رفتار سان گرائونڊ ۽ پالش ڪري سگهجي ٿو.

ان کان علاوه، جڏهن سلڪون ويفرز پيدا ڪيا ويا آهن، انهن کي تيز گرمي جي گرمي علاج جي ضرورت آهي ۽ اڪثر ڪري سلکان ڪاربائيڊ فيڪٽرز استعمال ڪندي منتقل ڪيو ويندو آهي. اهي گرمي مزاحمتي ۽ غير تباهي وارا آهن. هيرن جهڙو ڪاربن (DLC) ۽ ٻيون ڪوٽنگون مٿاڇري تي لاڳو ڪري سگھجن ٿيون ڪارڪردگي کي وڌائڻ، ويفر جي نقصان کي گھٽائڻ، ۽ آلودگي کي پکڙجڻ کان روڪڻ لاءِ.

ان کان علاوه، ٽئين نسل جي وائڊ بينڊ گيپ سيمي ڪنڊڪٽر مواد جي نمائندي جي حيثيت سان، سلکان ڪاربائيڊ سنگل ڪرسٽل مواد جا خاصيتون آهن جهڙوڪ وڏي بينڊ گيپ جي ويڪر (سي جي لڳ ڀڳ 3 ڀيرا)، تيز حرارتي چالکائي (تقريبا 3.3 ڀيرا سي کان يا 10 ڀيرا. GaAs جو، اعلي اليڪٽران سنترپشن لڏپلاڻ جي شرح (تقريبن 2.5 ڀيرا سي جي ڀيٽ ۾) ۽ اعلي بريڪ ڊائون برقي فيلڊ (تقريبن 10 ڀيرا سي جي ڀيٽ ۾ يا 5 ڀيرا GaAs کان). سي سي ڊيوائسز عملي ايپليڪيشنن ۾ روايتي سيمڪڊڪٽر مادي ڊوائيسز جي خرابين کي پورو ڪن ٿيون ۽ آهستي آهستي پاور سيمڪڊڪٽرز جو مکيه وهڪرو بڻجي رهيا آهن.

اعلي حرارتي چالکائي سلکان ڪاربائڊ سيرامڪس جي مطالبن ۾ ڊرامائي طور تي وڌي وئي آهي

سائنس ۽ ٽيڪنالاجي جي مسلسل ترقي سان، سيمڪانڊڪٽر جي فيلڊ ۾ سلکان ڪاربائيڊ سيرامڪس جي درخواست جي مطالبن ۾ ڊرامائي طور تي وڌي وئي آهي، ۽ اعلي حرارتي چالکائي سيمي ڪنڊڪٽر جي پيداوار جي سامان جي اجزاء ۾ ان جي درخواست لاء هڪ اهم اشارو آهي. تنهن ڪري، اهو انتهائي اهم آهي تحقيق کي مضبوط ڪرڻ لاء اعلي حرارتي چالکائي سلکان ڪاربائيڊ سيرامڪس. لٽيس آڪسيجن جي مواد کي گھٽائڻ، کثافت کي بهتر ڪرڻ، ۽ ليٽيس ۾ ٻئي مرحلي جي تقسيم کي معقول طور تي منظم ڪرڻ سلکان ڪاربائڊ سيرامڪس جي حرارتي چالکائي کي بهتر ڪرڻ لاء بنيادي طريقا آهن.

هن وقت، منهنجي ملڪ ۾ اعلي حرارتي چالکائي سلکان ڪاربائڊ سيرامڪس تي ڪجهه مطالعو آهن، ۽ اڃا تائين دنيا جي سطح جي مقابلي ۾ هڪ وڏو فرق آهي. مستقبل جي تحقيق جي هدايتن ۾ شامل آهن:
● Silicon carbide ceramic پائوڊر جي تياري جي عمل جي تحقيق کي مضبوط ڪرڻ. اعلي پاڪائي، گهٽ-آڪسيجن silicon carbide پائوڊر جي تياري اعلي حرارتي conductivity silicon carbide سيرامڪس جي تياري لاء بنياد آهي.
● sintering aids ۽ لاڳاپيل نظرياتي تحقيق جي چونڊ کي مضبوط ڪرڻ؛
● اعلي-آخر sintering سامان جي تحقيق ۽ ترقي کي مضبوط ڪرڻ. هڪ مناسب microstructure حاصل ڪرڻ لاء sintering جي عمل کي منظم ڪندي، ان کي اعلي حرارتي conductivity silicon carbide سيرامڪس حاصل ڪرڻ لاء هڪ ضروري شرط آهي.

سلکان ڪاربائڊ سيرامڪس جي حرارتي چالکائي کي بهتر ڪرڻ جا طريقا

سي سي سيرامڪس جي حرارتي چالکائي کي بهتر ڪرڻ جي ڪنجي فونون اسڪرينگ جي تعدد کي گهٽائڻ ۽ فونون مطلب مفت رستو وڌائڻ آهي. SiC جي حرارتي چالکائي کي مؤثر طور تي بهتر ڪيو ويندو سي سي سيرامڪس جي پورسيٽي ۽ اناج جي حد جي کثافت کي گهٽائڻ، سي سي اناج جي حدن جي پاڪائي کي بهتر ڪرڻ، سي سي لٽيس جي ناپاڪيء کي گهٽائڻ، ۽ سي سي ۾ گرمي جي وهڪري ٽرانسميشن ڪيريئر کي وڌائڻ. في الحال، sintering امداد جي قسم ۽ مواد کي بهتر ڪرڻ ۽ تيز گرمي جي گرمي علاج سي سي سيرامڪس جي حرارتي چالکائي کي بهتر ڪرڻ لاء بنيادي اپاء آهن.

① sintering aids جي قسم ۽ مواد کي بهتر ڪرڻ

مختلف sintering امداد اڪثر شامل ڪيا ويا آهن جڏهن اعلي حرارتي چالکائي سي سي سيرامڪس تيار ڪري رهيا آهن. انهن مان، sintering امداد جي قسم ۽ مواد سي سي سيرامڪس جي حرارتي چالکائي تي وڏو اثر آهي. مثال طور، Al2O3 سسٽم sintering aids ۾ Al يا O عناصر آساني سان SiC lattice ۾ گھلي ويندا آھن، جنھن جي نتيجي ۾ خال ۽ نقص پيدا ٿيندا آھن، جنھن جي نتيجي ۾ فونون اسڪيٽرنگ فريڪوئنسي ۾ اضافو ٿيندو آھي. ان کان علاوه، جيڪڏهن sintering aids جو مواد گهٽ آهي، مواد کي sinter ۽ densify ڪرڻ ڏکيو آهي، جڏهن ته sintering aids جو هڪ اعلي مواد جي نجاست ۽ خرابين ۾ اضافو ٿيندو. اضافي مائع مرحلو sintering امداد پڻ سي سي اناج جي واڌ کي روڪي سگھي ٿو ۽ فونون جي وچولي مفت رستي کي گھٽائي سگھي ٿي. تنهن ڪري، اعلي حرارتي چالکائي SiC سيرامڪس تيار ڪرڻ لاء، اهو ضروري آهي ته sintering aids جي مواد کي ممڪن حد تائين گھٽايو وڃي جڏهن ته sintering density جي ضرورتن کي پورو ڪندي، ۽ sintering aids چونڊڻ جي ڪوشش ڪريو جيڪي SiC lattice ۾ ڦهلائڻ ڏکيو آهن.

* سي سي سيرامڪس جي حرارتي ملڪيت جڏهن مختلف sintering امداد شامل ڪيا ويا آهن

في الحال، بي او سان سينٽرنگ امداد جي طور تي گرم-دٻايل SiC سيرامڪس ۾ وڌ ۾ وڌ ڪمري جي حرارت جي حرارتي چالکائي (270W·m-1·K-1) هوندي آهي. تنهن هوندي به، BeO هڪ انتهائي زهريلو مواد ۽ ڪارڪينجنڪ آهي، ۽ ليبارٽريز يا صنعتي شعبن ۾ وڏي پيماني تي استعمال لاء مناسب ناهي. Y2O3-Al2O3 سسٽم جو سڀ کان گهٽ ايٽيڪڪ پوائنٽ 1760 ℃ آهي، جيڪو سي سي سيرامڪس لاء هڪ عام مائع-مرحلي sintering امداد آهي. تنهن هوندي، جيئن ته Al3+ آسانيءَ سان SiC جاليءَ ۾ ڦهلجي وڃي ٿو، جڏهن هن سسٽم کي استعمال ڪيو وڃي ٿو هڪ sintering امداد طور، SiC سيرامڪس جي ڪمري جي حرارتي چالکائي 200W·m-1·K-1 کان گهٽ آهي.

ناياب زمين جا عنصر جهڙوڪ Y، Sm، Sc، Gd ۽ La آسانيءَ سان سي سي لٽيس ۾ حل نه ٿيندا آهن ۽ انهن ۾ آڪسيجن جو وڌيڪ لاڳاپو هوندو آهي، جيڪو مؤثر طريقي سان SiC جالي جي آڪسيجن جي مواد کي گهٽائي سگهي ٿو. تنهن ڪري، Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) سسٽم اعلي حرارتي چالکائي (>200W·m-1·K-1) SiC سيرامڪس تيار ڪرڻ لاءِ هڪ عام sintering امداد آهي. Y2O3-Sc2O3 سسٽم sintering امداد کي مثال طور وٺي، Y3+ ۽ Si4+ جي آئن انحراف جي قيمت وڏي آهي، ۽ ٻئي هڪ مضبوط حل نه ٿا ڪن. 1800 ~ 2600 ℃ تي خالص SiC ۾ Sc جي محلوليت ننڍي آهي، اٽڪل (2 ~ 3) × 1017 atoms·cm-3.

② تيز گرمي پد گرمي علاج

سي سي سيرامڪس جو تيز گرمي پد جي گرمي جو علاج لٽيس جي خرابين کي ختم ڪرڻ، ڊسڪشن ۽ بقايا دٻاء کي ختم ڪرڻ لاء سازگار آهي، ڪجهه امورفوس مواد جي ساخت جي تبديلي کي ڪرسٽل کي وڌائڻ، ۽ فونون پکڙيل اثر کي ڪمزور ڪرڻ. ان کان سواء، تيز گرمي جي گرمي جو علاج مؤثر طور تي سي سي اناج جي ترقي کي فروغ ڏئي ٿو، ۽ آخرڪار مواد جي حرارتي ملڪيت کي بهتر بڻائي ٿو. مثال طور، 1950 ° C تي تيز گرمي پد جي گرمي جي علاج کان پوء، SiC سيرامڪس جو حرارتي ڦهلائي ڪوئفيشيٽ 83.03mm2·s-1 کان 89.50mm2·s-1 تائين وڌي ويو، ۽ ڪمري جي حرارت جي حرارتي چالکائي 180.94W·m کان وڌي وئي. -1·K-1 کان 192.17W·m-1·K-1. تيز گرمي پد جي گرمي جو علاج مؤثر طور تي سي سي جي مٿاڇري ۽ لٽيس تي sintering امداد جي ڊي آڪسائيڊشن جي صلاحيت کي بهتر بڻائي ٿو، ۽ سي سي اناج جي وچ ۾ رابطي کي سخت بڻائي ٿو. تيز گرمي جي گرمي جي علاج کان پوء، سي سي سيرامڪس جي ڪمري جي حرارتي چالکائي کي خاص طور تي بهتر ڪيو ويو آهي.